[发明专利]衍射式的生物传感器

说明书

本发明涉及一种用于选择性地证明生物分子的衍射式生物传感器，其具有基底(S)和布置在基底(S)上的平面波导体(W)。射入的光(L)借助于光栅(G)耦合到波导体(W)中并且引导至布置在波导体(W)的边缘(K)后面的探测区域(D)，其中，耦合的效率进而在探测区域(D)中到达的光(L)的强度取决于具有要证明的生物分子的光栅(G)的质量分布。栅格(G)具有在波导体(W)上周期布置的、用于生物分子的受体(R)，并且射入到光栅(G)上的光是准直的。

技术领域

本发明涉及一种衍射式的生物传感器。这样的传感器基于吸附波导体上的要探测的生物分子，其中，生物分子形成用于使光耦合或退耦到波导体中的衍射式的栅格。光探测器的信号用作为用于具有生物分子的生物传感器的质量分布(Massenbelegung)的度量。

背景技术

从光学系统中已知了布置在基底上的波导体，其具有用于使光耦合或退耦的光栅。光栅例如是侵蚀到基底或波导体中的结构，其因此由基底或波导体的材料制成。所需要的栅格周期取决于所应用的光的波长和波导体的折射率。栅格周期取决于耦合角度位于波导体中的光有效波长范围中。通常，其为大约光的真空波长的一半。这样细微的结构意味着高昂的制造花销。

在生物传感器的范畴中也已知了用于使光耦合和退耦的栅格，其由有机物组成并且用作为用于要检查的生物分子的受体。如果这样的生物分子聚集在结构化成栅格的受体上，那么生物分子就形成光学有效的栅格。这样的具有或没有所吸附的生物分子的、结构化成栅格的受体接下来被称为生物栅格或简称栅格。因为这样一种栅格的衍射效率取决于具有生物分子的栅格的质量分布，所以能够根据借助于探测器测量的衍射光强度定量地表述质量分布。

从WO 2015004264 A1中已知了衍射的生物传感器，其中发散的光穿过基底射到用于将光耦合到波导体中的光栅上。在波导体中传播的光随后到达光栅上，其用作为退耦光栅。退耦的光穿过基底聚焦到探测器上。在探测器中测量的光强度是用于具有要检查的生物分子的退耦光栅的密度的度量。然而，应用两个生物栅格意味着只有很少的信号通过两次衰弱的耦合。

从WO 2013107811 A1中已知了一种衍射的生物传感器，其中使用生物栅格和在波导体中侵蚀的耦合光栅。这意味着，由于附加的光刻步骤也在制造这样的生物传感器时显著增加了开销。

从EP 0226604 B1中由图2已知了一种衍射的生物传感器，其中穿过基底射入的光经由光栅耦合到波导体中。射入的光在波导体中直接传播至布置在波导体边缘处的探测器。在此不需要单独的退耦光栅。在该生物传感器中，要检查的生物分子的定量分析以光栅之上的介质的折射率改变为基础。该折射率改变造成探测器中的光强度的与生物分子浓度成比例的改变。这种光栅的衍射效率通过仅仅在栅格附近出现的折射率改变而受到影响，该光栅仅比其中通过聚集要检查的生物分子来形成进行衍射的光栅的上述光栅好一点。对此的原因在于，零位信号较大并且生物分子平面涂覆在桥接部和光栅之上的空隙导致较小的敏感性。

发明内容

因此，本发明的目的在于，给出衍射式的生物传感器的一种优化的设计，其能够低成本地制造，并且仍然允许对要检查的生物分子进行良好的探测。

该目的通过根据本发明的装置实现。该装置的有利的细节由以下内容给出。

在此公开了一种用于选择性地证明生物分子的衍射式的生物传感器，其具有基底和布置在基底上的平面的波导体。射入的光借助于光栅耦合到波导体中并且引导至布置在波导体边缘后面的探测区域，其中，耦合的效率进而在探测区域中到达的光的强度取决于具有要证明的生物分子的光栅的质量分布。栅格具有在波导体上周期布置的、用于生物分子的受体，并且射入到光栅上的光是准直的。

一个可行性方案在于，光栅是线性栅格并且将准直的光发送至波导体中的探测区域，并且在波导体的边缘与探测区域之间的第一透镜使光聚焦到探测区域上。然而优选地，光栅具有弯曲的栅格线并且使光在探测区域的方向上聚焦。